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PicoTCA Noch kleiner und sofort lauffähig

Autor / Redakteur: Wilfried Braun* / Kristin Rinortner

Eine hohe Leistungsdichte auf noch kleinerem Raum garantiert das Einschubsystem PicoTCA. Aus heutiger Sicht könnte es ein „Endstadium der Miniaturisierung“ innerhalb des MicroTCA-Standards darstellen. Besonders benutzerfreundlich ist es durch die „Ready-to-run“-Philosophie: AMC-Module stecken und mit Test oder Applikation beginnen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Mit dem auf der electronica und SPS/IPC/Drives 2006 vorgestellten Einschubsystem PicoTCA steht Entwicklern und Anwendern eine sehr kompakte Variante eines MicroTCA-Systems zur Verfügung. Das neue Gehäuse ist Rittals Beitrag für einen zukunftsweisenden Standard im Electronic Packaging für Rechnersysteme, die AMC-Module ohne Carrier nutzen. Bestehende und neue Applikationen lassen sich damit sowohl für Telekommunikations-Computer als auch für Industrieanwendungen kostengünstig auf die MicroTCA-Plattform migrieren.

Der MicroTCA-Standard bietet viele Vorteile

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MicroTCA kann den Applikationsbereich für schnelle Industrierechner erheblich erweitern. Dazu bringt diese Technik drei wesentliche Vorteile mit: Sie baut sehr klein, ist skalierbar und es lassen sich mit ihr die Systemkosten deutlich reduzieren.

Die MicroTCA-Technologie verwendet virtuelle Carrier – in der Spezifikation MicroTCA Carrier Hub (MCH) genannt –, die jeweils bis zu zwölf AMC-Module (die Grundbausteine dieser Technik) mit beliebigem Formfaktor unterstützen. Da jeder MCH über eine Switch-Fabric-Verbindung mit 60 Leitungen verfügt, ergeben sich zwischen den Bereichen der virtuellen Carrier Überlagerungsmöglichkeiten, die den Aufbau „vernetzter Intelligenzsysteme“ hoher Leistungsfähigkeit und mit komplexen Verarbeitungsfunktionen erlauben (nicht beim Testsystem PicoTCA). Dabei lässt sich auch Redundanz schaffen, welche die 99,9999%-ige Verfügbarkeit sicher stellt. Bereits vom Ansatz her verspricht MicroTCA praktische und ökonomische Vorteile.

Dank standardisierter Module, mit wechsel- oder austauschbaren Funktionen, ergeben sich geringere Produktionskosten durch höhere Fertigungslose. Durch die Skalierbarkeit der Technik werden darüber hinaus zusätzliche Anwendungsbereiche erschlossen, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Losgrößen auswirkt. Carrier Platinen dieses Systems lassen sich kostengünstiger konstruieren als individuelle (proprietäre). Zudem sind bei MicroTCA keine Fabric Platinen und kein seperater Shelf Manager erforderlich.

Gehäuseformen von Mini bis Maxi

MicroTCA kann in vielfältigen Gehäuseformen „von Mini bis Maxi“ für unterschiedliche Anwendungen bereit gestellt werden. Neben dem sogenannten Cube auch z.B. in der PicoTCA-„Ready to Run“-Version. Weitere Vorteile von MicroTCA liegen in schnelleren Markteinführungszeiten. Produkte, die sich im „Legosystem“ aus standardisierten Bausteinen zusammen setzen lassen, können mit verkürzter Entwicklungszeit realisiert werden.

Auch geringere Upgrade-Kosten sprechen für MicroTCA. Soll ein vorhandenes System durch zusätzliche Prozessorkapazität aufgerüstet werden, lässt sich dies beim universellen MicroTCA-Ansatz kostengünstiger realisieren als bei Systemen, die ihre Funktionen auf ganz spezifischen „Prozessorkarten“ implementieren.

Vorbeugende Online-Tests schaffen zudem weniger Ausfälle. MicroTCA ermöglicht standardisierte Online-Funktionstests im Hintergrund. Durch die konsistenten Funktionen der einzelnen Module lassen sich einmal entwickelte Tests auf andere Module sehr einfach übertragen.

„Ready-to-run“-Philosophie

Damit sich die Entwickler auf ihre ureigenen Aufgaben konzentrieren können, hat Rittal mit PicoTCA ein praxisgerechtes, kompaktes, komplettes und kostengünstiges System entwickelt. Die dabei verwirklichte Philosophie „Ready to Run“ ermöglicht es den Anwendern, ohne die Umwege der Chassiskonfiguration, der Netzteilsuche und der Backplanebeschaffung, direkt mit den Tests und Anwendungen zu beginnen, sobald sie ihre Module gesteckt haben.

Das PicoTCA-System entspricht in den wichtigen Kernpunkten der Spezifikation nach PICMG MicroTCA.0 R 1.0. Bisher gab es – von mehreren Herstellern – Testsysteme für diesen Standard vor allem in der Bauform als sogenannter Cube. Besonders gut zu handhaben, einzubauen und platzsparend sind diese Würfel aber nicht.

Folgerichtig hat man in Herborn ein System kreiert, das diese Nachteile ausschaltet. Sowohl auf dem Labortisch, als auch eingebaut in ein Rack oder im Feldbetrieb hat das System eigenen Angaben zufolge optimale Eigenschaften und ist solide aufgebaut. Zürückgegriffen hat man auf die bewährte Baugruppenträgerlösung. Dem Kunden sollte außerdem nicht eine Sammlung von Bauteilen, sondern ein sofort lauffähiges Komplettsystem geboten werden.

Kompakt, komplett und kostengünstig

Entstanden ist eine sehr kompakte, kostengünstige Komplettlösung. Sie besteht aus einem 254 mm tiefen 19“-Chassis mit sehr guten EMV-Eigenschaften. Die robuste Industrie-Ausführung gewährleistet eine gute Schock- und Vibrationssicherheit. Da man die AMC-Module konstruktiv flach gelegt hat, genügen 2 HE Bauhöhe, um insgesamt 12 Slots für AMC-Module plus einen für das MCH zur Verfügung zu stellen.

Unterstützt werden die Formfaktoren „Single“, „Compact“ und „Full-Size“. Durch die geringe Bautiefe lässt sich das System über seine 19“-Winkel in 300 mm flache Racks und Schränke einsetzen. Eingebaut ist ein leistungsfähiges Weitbereichsnetzteil, das die Versorgungsspannungen (3,3 und 12 V) mit einer Gesamtlleistung von 480 W bereit stellt.

Ein Datentransfer ist bis zu 12,5 GBit/s (Gigabit Ethernet) möglich. Die Backplane unterstützt ein MCH und ermöglicht (bei SAS- und SATA-AMC-Steckkarten) die Punkt-zu-Punkt Verbindung, so dass jeder Slot mit seinem Nachbarn über Port 2 und Port 3 direkt kommunizieren kann. Unterstützt werden mehrere Kommunikationsprotokolle.

Ein JTAG-Stecker für Debugging und Test erlaubt die Systemwartung in der Fertigung und beim Kunden. Als AMC-Signalsteckverbinder wird die von HARTING und ept entwickelte Lösung con:card+ verwendet (siehe Beitrag auf S. XXXff).

Für die zuverlässige Entwärmung der hohen Leistungsdichte sorgen zwei Hotswap-fähige, unabhängige Lüftereinheiten mit auswechselba-rem Luftfilter. Das komplett montierte, voll verdrahtete und geprüfte PicoTCA-Chassis ist mit dem Stecken der Kundenmodule sofort be-triebsbereit.

Die Vorteile von PicoTCA auf einen Blick

  • Entspricht PICMG MicroTCA.0 R1.0,
  • „Ready-to-run“-System auf kleinstem Raum,
  • Gehäusetiefe von 254 mm für den Einbau in 300 mm tiefe Schränke,
  • Inklusive AC/DC-Stromversorgung,
  • Unterstützt bis zu 12,5 GBit/s,
  • Unterstützt unterschiedliche AMC-Formfaktoren,
  • Aufnahme von bis zu 12 AMCs, 1 MCH,
  • Inklusive zwei Hotswap-fähiger Lüftereinheiten (Push & Pull),
  • Auswechselbarer Luftfilter,
  • Hoher Störschutz,
  • Flexible Kartenführungen auch für den Einbau von Double Full Size AMCs,
  • HARTING-Backplane mit integrierten JTAG Steckern für Debugging und Test,
  • Inklusive AMC-Steckverbinder con:card+ von HARTING,
  • Robuste Industrie-Ausführung gewährleistet hohe Schock- und Vibrati-onssicherheit,
  • Entspricht NEBS,
  • Komplett montiert, verdrahtet und geprüft.

*Dipl.-Ing. Wilfried Braun arbeitet als Leiter des Produktmanagements Elektronik-Aufbau-Systeme bei Rittal ES.

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